Минимальное устройство на МК

Каким может быть минимальное устройство на МК? Ответ на этот вопрос особенно интересен в начале изучения, чтобы сократить усилия и время, необходимые для получения первых результатов. В минимальном варианте к МК подключается напряжение питания (+Vdd и GND на рисунке) и несколько электрических сигналов. Под сигналом мы будем понимать некоторый процесс, который меняется во времени. Поскольку МК работает только с электрическими сигналами, то для взаимодействия с физическими объектами неэлектрической природы используются датчики, которые преобразуют физические величины в электрические сигналы, и исполнительные устройства - для обратного преобразования.

Сигналы, с которыми работает МК, можно разделить на логические (входы и выходы МК) и аналоговые (входы и выходы МК).

Логические сигналы принимают только два уровня напряжения: высокий или низкий. Простейший датчик, подключаемый к логическому входу МК - кнопка. Простейший индикатор, подключаемый к логическому выходу МК - светодиод.

Аналоговые сигналы меняются по форме непрерывно и повторяют (по возможности близко) физический процесс, которому они соответствуют. Поскольку МК внутри себя работает только с числами, то входной непрерывный аналоговый сигнал преобразуется блоком аналого-цифрового преобразователя (АЦП, англ. ADC, Analog to Digital Converter) в поток чисел. Этот блок АЦП находится внутри МК.

А вот устройство для обратного цифро-аналогового преобразования (ЦАП, англ. DAC, Digital to Analog Converter) в дешевых МК обычно не установлено. Хотя можно было бы установить внешнюю микросхему ЦАП, обычно вместо этого используют блок широтно-импульсной модуляции (ШИМ, англ. PWM, pulse width modulator) и внешний фильтр нижних частот (ФНЧ, англ. LPF, low pass filter). Блок ШИМ установлен во всех современных МК, даже самых дешевых, а фильтр может быть простым.

Суть работы ШИМ сводится к тому, что на выходе блока присутствуют импульсы фиксированной частоты, которые меняются по длительности (ширине). Если эта длительность пропорциональна исходному сигналу, а частота ШИМ значительно (в 50-100 раз) выше частоты исходного сигнала, то после фильтрации на выходе ФНЧ получается сигнал очень близкий к исходному.

Оба решения - отдельная микросхема ЦАП, и ШИМ+ФНЧ обладают своими достоинствами и недостатками. В целом можно сказать, что ШИМ+ФНЧ это дешевый способ реализации ЦАП.